[发明专利]PID参数模糊自适应控制器

说明书

本发明涉及一种PID参数模糊自适应控制器属工业自动控制领域。

PID控制器由于具有结构简单、造价低廉等优点，现在仍在工业生产的各种控制设备上广泛应用。由它构成的控制系统能否顺利投入自动，投入自动运行的系统能否保证在最佳控制状态下运行，一直是从事工业过程自动控制技术人员及管理人员棘手的问题。PID控制器应用上的关键就是参数整定及其在线调整。过去它的参数整定是由经验取值预设，再依据试运行的响应波形做手动调整，这种做法往往经验多于科学，既费时，又难以达到最佳的整定值。尤其对于复杂的控制系统，P、I、D控制参数的整定更为困难。虽然人们总结了一些系统开环调试规则，如Ziegle-Nichol规则等，但由于事先难以准确获得对象的动态特性参数，因而这些规则的应用仍然十分困难。由此又提出了各种的闭环整定方法。目前各种行之有效的整定方法，包括改进算法的Ziegler-Nichols整定法、Cohen-Coon整定法、Astrom的整定法等等，在改善自动控制系统方面发挥重大的作用。但由于固定参数的PID控制器采用折衷的方法来解决静态与动态控制品质之间的矛盾、跟踪设定值与抑制扰动之间的矛盾、快速性与鲁棒性之间的矛盾等，这就使得单一控制参数的系统不能获得最佳的控制效果。当工况变化，以及控制对象存在着时变性、非线性、大滞后、强干扰等特性，用一组事先整定的PID参数实施控制难以达到很好的控制效果，尤其当对象参数变化超过一定的范围时，系统性能就会明显变差，甚至超出许可范围。随着计算机技术的发展，人们将操作人员长期的调整经验用人工智能的方法做成规则，存人计算机中，使计算机能自动调整PID参数，这样就出现了智能PID控制器。这种控制器把古典的PID控制与先进的专家系统相结合，智能PID控制器的出现使PID控制技术前进了一大步。但由于操作者经验不易精确描述，控制过程中各种信号量以及评价指标不易定量表示，这类控制器并未能很好地将有用控制的知识和调整经验形成相应的控制律。

本发明的目的：提供一种PID参数模糊自适应控制器。它可以不需建立受控系统数学模型，在闭环控制中就能自动的按所要求的稳定裕度整定出P、I、D参数；并根据实测运行工况信号及偏差信号的变化，自动、实时地推理出最佳的P、I、D参数，最大限度的缩短控制系统的过渡时间，减小其动态偏差及静态偏差，并使系统具有较好的鲁棒性(Robust)。